主攻新能源！2015寶馬創(chuàng)新日新技術(shù)一覽

2015年6月29日-7月4日，寶馬在位于法國南部的米拉馬斯試車場舉辦了“BMW Group 2015創(chuàng)新日活動”，并首次對外展示了其面向未來的新能源驅(qū)動技術(shù)。其中部分內(nèi)容已經(jīng)在之前的新聞中和大家公開，但更多的項目細(xì)節(jié)受制于主辦方的保密需求，直到今天才得以和大家分享。

在此次活動中，早先搭載在寶馬i系列車型中的BMW eDrive科技這一回充分展現(xiàn)了其高度的靈活性，一臺采用插電式混合動力驅(qū)動的2系A(chǔ)ctive Tourer將在不久的將來上市銷售；直接水噴射系統(tǒng)提高了內(nèi)燃機(jī)在高功率下的效率，同時也能夠有效降低行駛時的油耗和排放；氫燃料電池驅(qū)動則是BMW eDrive電力驅(qū)動科技的新產(chǎn)品，也是寶馬和豐田合作的結(jié)晶，活動上寶馬不僅發(fā)布了這套動力科技的主要組件，還向大家首次展示了已經(jīng)搭載該技術(shù)的基于5GT車型打造的原型車。

眾所周知，此前在售的寶馬i3和i8已經(jīng)采用了插電式混合動力這種驅(qū)動形式，但是昂貴的原創(chuàng)車型設(shè)計費用以及材料成本導(dǎo)致i3和i8兩款車型的價格在同級別中并沒有優(yōu)勢。好在這一切很快就會得到解決，寶馬即將把這套插電式混合動力系統(tǒng)更加靈活的應(yīng)用到現(xiàn)有的量產(chǎn)車上。此次BMW Group 2015創(chuàng)新日上就以2系A(chǔ)ctive Tourer為原型車首次展示了前橫置內(nèi)燃機(jī)、高壓發(fā)電機(jī)以及充當(dāng)后橋的電動機(jī)這種組合方式。

　　繼之前寶馬3系（并未引進(jìn)）和5系插電式混合動力車的四缸汽油發(fā)動機(jī)之后，此次2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型則是eDrive系統(tǒng)在首個前橫置前驅(qū)平臺上的應(yīng)用。展車保留了普通汽油版2系A(chǔ)ctive Tourer的1.5L三缸汽油發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)的最大功率為136馬力（100千瓦），最大扭矩220牛·米，并通過6速Steptronic變速箱來傳遞動力，這與現(xiàn)有的2系A(chǔ)ctive Tourer車型完全一致。而不同的是，展示車在前軸的位置上還安置了一組輔助高壓發(fā)電機(jī)，在車輛剛起步時可以為內(nèi)燃機(jī)短時間的提供15千瓦的輔助功率和150牛·米的扭矩。

車輛的蓄電池、電動機(jī)、雙速變速箱和一些其他的電子裝備則位于后軸上，日常行駛時，輔助高壓發(fā)動機(jī)可以為蓄電池充電，其中蓄電池的容量會有5.8kWh和7.7kWh兩種規(guī)格，同時后輪的電動機(jī)還可提供額外的88馬力（65千瓦）功率以及165牛·米的峰值扭矩。如此一來，2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型的最大總輸出功率達(dá)到了220馬力（165千瓦），最大總輸出扭矩更是高達(dá)385牛·米，官方標(biāo)稱的0-100km/h極速成績僅為6.5秒，并且在歐盟標(biāo)準(zhǔn)的排放測試中，其平均百公里油耗僅為2L，相應(yīng)的二氧化碳排放量不到50g/km。

和傳統(tǒng)的純內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動車型一樣，寶馬2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive也有一個駕駛體驗開關(guān)，通過按鍵可以激活“Comfort”、“Sport”設(shè)置以及“ECO PRO”模式。除了加速踏板特性曲線和底盤功能之外，不同模式的選擇也會影響到Steptronic變速箱的換擋特性。在“ECO PRO”模式中還可以使用滑行功能，并且通過有針對性地控制電動舒適功能（例如空調(diào)、座椅和后視鏡加熱系統(tǒng)）的功率來優(yōu)化能源效率。

除此之外，在駕駛體驗開關(guān)的左側(cè)還有一個特別的“eDrive”按鍵，通過此按鍵，共有三種不同的驅(qū)動設(shè)置可供駕駛者選擇：

Auto eDrive：每次車輛啟動時都默認(rèn)在“Comfort”模式下運(yùn)行，在普通的負(fù)載下會首先采用純電動模式行駛，當(dāng)速度超過80km/h時或是猛烈加速時，會自動切換至內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動或是混合驅(qū)動模式（也是四驅(qū)模式）。在這個模式下，車輛會自動將蓄電池充電至15%的電量。

『2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive的四驅(qū)形式可以輕松爬上坡度達(dá)50%的沙石地陡坡』

比較特別的是，在2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive上，如果駕駛者激活了GPS導(dǎo)航的目的地指引，那么車輛還會根據(jù)沿途的交通情況、道路條件和中轉(zhuǎn)點等因素自動計算如何最高效的利用電能和內(nèi)燃機(jī)能，這其中會優(yōu)先考慮電動行駛。

『如果設(shè)置了GPS導(dǎo)航，系統(tǒng)還可以根據(jù)路況等信息自動分配電力使用』

Max eDrive：車輛只通過電動機(jī)驅(qū)動，最高時速限制在大約130km/h，純電動行駛里程為38公里，但如果駕駛者完全踩盡油門踏板，包括Kickdown開關(guān)，那么車輛會自動激活“escapefunction”功能，從而暫時的啟動內(nèi)燃機(jī)幫助完成駕駛者所需的操作。

『多種不同的工作狀態(tài)顯示圖』

Save Battery：在該模式下，車輛會有意識地將高壓蓄電池中保存的電能恒定在50%左右，通常在長途行駛后即將進(jìn)入有可預(yù)見性擁堵的城市路況時使用效果最好。類似的功能我們此前在沃爾沃S60插電式混合動力車上也曾見到過，該車有一個名為“SAVE”的按鍵與之功能相近。

除了之前我們說到的在“Save Battery”模式中車輛會自動把電充到50%之外，如果您將變速箱長時間的掛入S擋以激活內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)，此時整套系統(tǒng)會立刻進(jìn)入最大功率輸出狀態(tài)，同時電池的電量最高能夠被充到80%左右。

而在回到家中之后，如果您購買過BMW Wallbox掛壁式充電器，那么2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型最快可以在2.15小時內(nèi)將蓄電池充滿；而即使采用常規(guī)的家庭式電源插座，車輛也可以在3.15小時內(nèi)將蓄電池充滿，其效率還是非常之高的。

目前2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive純電動的行駛里程被固定在38公里左右，總續(xù)航里程為580公里。官方并沒有公布38公里這個數(shù)值這是7.7kWh電池組還是5.8kWh電池組所對應(yīng)的純電行駛里程，但是由于該車型目前還處于試驗階段，因此38公里這個數(shù)據(jù)尚不是最終確定值，活動現(xiàn)場我們也與負(fù)責(zé)寶馬2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型的工程師交換了想法，并且給予了中國市場插電式混合動力車型純電動行駛里程50-70公里最為實用的觀點，對方表示會在下一步的產(chǎn)品優(yōu)化中給予考量。

高壓蓄電池組位于后排座椅下方，發(fā)電機(jī)以及位于后軸上方的電動機(jī)體積都非常小，所以搭載了BMW eDrive系統(tǒng)的2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型和普通的2系A(chǔ)ctive Tourer擁有完全相同的后備廂空間，包括后備廂底板下的儲物空間也被保留了下來。

『和常規(guī)版本2系A(chǔ)ctive Tourer車型一樣的后備廂空間』

此外，這套BMW eDrive系統(tǒng)除了2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive之外，還可以在未來被整合到更多的前驅(qū)平臺產(chǎn)品中去，并且同樣不會影響到車輛的舒適性和內(nèi)部空間的靈活性。

■ 降低油耗提升功率的有效手段：進(jìn)氣噴水冷卻系統(tǒng)

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201612/332531.htm

用于渦輪增壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣噴水冷卻系統(tǒng)是此次寶馬2015創(chuàng)新日上發(fā)布的另一項重要技術(shù)。該系統(tǒng)可以通過將經(jīng)過精確計算的水噴入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管和燃燒室中來達(dá)到冷卻的效果。尤其是在發(fā)動機(jī)的負(fù)荷較高的時候，實測數(shù)據(jù)表示該系統(tǒng)可以有效的提升輸出功率和扭矩，并且減少油耗、優(yōu)化二氧化碳排放量。

『寶馬M4 MotoGP安全車是寶馬首款采用水噴射裝置的車型』

首款使用BMW水噴射裝置的車型是寶馬今年為MotoGP賽事提供的M4安全車，這款車搭載了一臺帶有M TwinPower Turbo技術(shù)和高轉(zhuǎn)速方案的直列六缸發(fā)動機(jī)，最大輸出功率為431馬力（317kW），最大扭矩為550牛·米，而綜合油耗卻僅有8.3-8.8L/100km，綜合二氧化碳排放量僅有194-204g/km。而在本屆2015寶馬創(chuàng)新日上，這項技術(shù)的準(zhǔn)量產(chǎn)版本通過搭載三缸汽油發(fā)動機(jī)的寶馬1系原型車首次亮相。

1/進(jìn)氣噴水冷卻系統(tǒng)的工作原理

和我們過去在一些改裝產(chǎn)品上見到過的水噴射系統(tǒng)一樣，其工作原理同樣是將水以極細(xì)的水霧形式噴射進(jìn)入進(jìn)氣歧管，然后利用蒸發(fā)吸熱原理來吸收周圍的熱量，從而將發(fā)動機(jī)中國的燃燒溫度降低約25℃。但不同的是，寶馬不僅僅將水霧噴入進(jìn)氣歧管，同時還將水霧直接噴入燃燒室，從而更加有效的為發(fā)動機(jī)進(jìn)行降溫。

對用戶來說，這套系統(tǒng)并不會降低日常駕駛的樂趣，反而因為能夠有效的降低發(fā)動機(jī)在高負(fù)荷時的熱量，所以使發(fā)動機(jī)的抗爆震能力大幅提升，從而進(jìn)一步將發(fā)動機(jī)的壓縮比由原先的9.5提升至11，輸出功率最多提升10%，而油耗則最多可降低8%。

『水噴射技術(shù)的量產(chǎn)化應(yīng)用在一臺搭載三缸發(fā)動機(jī)的1系原型車上實現(xiàn)』

而對車輛來說，由于熱負(fù)荷的降低，發(fā)動機(jī)的活塞、閥門、催化器和渦輪增壓器的使用壽命都會大大加強(qiáng)，燃油兼容性也會更好，即便是使用部分國家的95號汽油也可以達(dá)到原先在德國設(shè)計時的最佳功率輸出，而不用專門為個別地區(qū)的燃油品質(zhì)問題而降低發(fā)動機(jī)的輸出功率。

2/兩種不同的噴射方式是共同運(yùn)行的嗎？

之前我們說到了寶馬的這套水噴射系統(tǒng)分為進(jìn)氣歧管噴射和燃燒室直接噴射兩種，但這兩種噴射并不一定是同時進(jìn)行的。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時（并非車速較低時），系統(tǒng)會主要以進(jìn)氣歧管噴射為主，此時若時采用燃燒室直接噴射的話，根據(jù)工程師的描述，可能會導(dǎo)致燃燒不充分現(xiàn)象發(fā)生，反而提高二氧化碳的排放。

而當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷較高時，系統(tǒng)就會自動啟用進(jìn)氣歧管和燃燒室雙噴射技術(shù)，原因是單靠進(jìn)氣歧管噴射的話，由于進(jìn)氣歧管到達(dá)燃燒室的距離較長，水霧在到達(dá)燃燒室之前就已經(jīng)完全被蒸發(fā)，降溫的效率并不如人意，所以要采用燃燒室直接噴射。

『只有發(fā)動機(jī)負(fù)荷較高時才會啟用雙噴射模式』

那么燃燒時直接噴射為什么不會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)熄火？這和我們印象中的發(fā)動機(jī)進(jìn)水有什么不同呢？原來差異就在于水霧并不是以單獨的噴嘴射入發(fā)動機(jī)燃燒室，而是在噴射之前，先有一個將經(jīng)過精確計算的水和汽油混合的過程，然后將混合液體霧化之后再噴入燃燒室。那么由于燃燒室內(nèi)的溫度極高，所以在霧化的液體進(jìn)入燃燒室并被點燃之前，其中的水霧部分就已經(jīng)被蒸發(fā)了，所以實際上并不會對發(fā)動機(jī)的運(yùn)行有任何負(fù)面的影響。

3/水噴射系統(tǒng)的“水”從哪里來？是否需要加水？

答案很簡單：主要是空調(diào)冷凝水。為什么說“主要”是空調(diào)冷凝水呢，因為您也有可能需要自助去加水，當(dāng)然加的必須是蒸餾水，而不可以是含有礦物質(zhì)的自來水或是礦泉水。

從寶馬官方給出的數(shù)據(jù)來看，這套進(jìn)氣噴水冷卻系統(tǒng)在量產(chǎn)后排除極端氣候條件外，在日常行駛的大部分情況下都不需要加水，車載的水回收系統(tǒng)足以實現(xiàn)自給自足，因為蒸發(fā)而進(jìn)入空調(diào)設(shè)備的水會被收集起來儲存在一個獨立的容量為5L的儲水罐中，而即便在德國不限速的高速公路上疾馳，這套水噴射系統(tǒng)的耗水量也僅僅只有0.1-0.8L/100km左右。

『日常情況下駕駛者幾乎不用考慮主動注水，僅靠空調(diào)冷凝水就足夠了』

通常在夏天，由于車內(nèi)外的溫差較大，所以水回收系統(tǒng)的工作效率較高，而在冬天極為干燥的條件下，車主才有可能被迫為水噴射系統(tǒng)進(jìn)行加水操作。另一方面，每次發(fā)動機(jī)停機(jī)之后，水會從管道系統(tǒng)中被抽回到已經(jīng)做了防霜凍處理的水箱中，從而避免系統(tǒng)組件結(jié)冰或是導(dǎo)致發(fā)動機(jī)銹蝕。

■ 和豐田共同研發(fā)的成果：氫動力燃料電池技術(shù)

大概在30多年前，寶馬就已經(jīng)開始了將氫氣作為能量載體的研究，2006年的時候品牌推出了首款量產(chǎn)的可用于日常駕駛的氫動力豪華轎車7系Hydrogen，限量100臺。不過在當(dāng)時，氫燃料還是以液態(tài)的形式儲存于燃料罐中，并且V12雙燃料發(fā)動機(jī)直接燃燒氫燃料來獲取動力。而經(jīng)過了超過15年對氫動力燃料電池的研究之后（氫氣并非再用于發(fā)動機(jī)直接燃燒，而是轉(zhuǎn)化成電能儲存在蓄電池中并驅(qū)動電動機(jī)），寶馬終于在這一技術(shù)領(lǐng)域中尋得了最佳的合作伙伴——豐田，并在其發(fā)展上起到了里程碑式的突破。

『寶馬2006年的時候就推出了氫動力的7系Hydrogen，限量100臺』

在此次寶馬2015創(chuàng)新日期間，寶馬首次展示了集團(tuán)在氫動力燃料電池驅(qū)動領(lǐng)域的研發(fā)成果，其包括兩臺以5系Gran Turismo為藍(lán)本的原型車和一臺僅用作試驗的基于寶馬i8打造的超級跑車。有關(guān)后者，目前僅有的數(shù)據(jù)表明該車最大功率達(dá)到256馬力（188kW），其他數(shù)據(jù)一概不得而知，并且寶馬官方也證實了該車僅為i系列的試驗用車，不會量產(chǎn)。

1/什么是氫動力燃料電池車？

氫動力燃料電池電動車（Fuel Cell Electric Vehicle）簡稱為FCEV，這項技術(shù)是將儲氫罐中的氣態(tài)氫轉(zhuǎn)換為電流和水蒸氣，然后使用電流來驅(qū)動電動機(jī)，這也是它和過去直接將液態(tài)氫燃燒從而驅(qū)動車輛的氫動力汽車最大的不同。目前已經(jīng)量產(chǎn)并上市的氫動力燃料電池電動車僅有豐田Mirai一款，但是考慮到品牌定位的差異，寶馬的氫動力燃料電池車產(chǎn)品會需要更多的研發(fā)時間以尋求獲取更好的產(chǎn)品品質(zhì)。

『豐田Mirai是目前唯一已經(jīng)量產(chǎn)的氫動力燃料電池電動車』

2013年年初，寶馬集團(tuán)和豐田汽車正式達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，這一合作也正式為了FCEV驅(qū)動技術(shù)的研發(fā)而來。當(dāng)初的合作目標(biāo)是在2020年之前完成首批經(jīng)過檢驗的組件，目前看來這一步的進(jìn)度已即將完成。此外，成功推出FCEV量產(chǎn)車的前提條件老生常談，還是要在市場上推進(jìn)氫動力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，這也是寶馬集團(tuán)和豐田汽車要在接下來共同制定行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來推動發(fā)展的重點方向。

2/寶馬的氫動力燃料電池技術(shù)包括哪些組成部分？工作原理？

一臺功率為245馬力（180kW）的電動機(jī)、作為臨時存儲器的高功率電子轉(zhuǎn)換器以及高壓蓄電池，這些很容易理解。前軸和后軸之間的管型氫氣存儲器是整套系統(tǒng)的一大難點，活動上推出的兩臺基于5系Gran Turismo分別搭載了符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基于CGH2 700bar壓力的儲氫罐以及寶馬自由專利的CCH2低溫350bar壓力存儲罐技術(shù)的儲氫罐，前者可以存儲710kg的氣態(tài)氫，而后者僅可以存儲350kg氣態(tài)氫。

據(jù)了解，寶馬的下一步會將FCEV產(chǎn)品全部換成基于CGH2 700bar壓力的儲氫罐。按照官方標(biāo)稱的燃料消耗量計算，目前寶馬的FCEV產(chǎn)品氫燃料消耗量為1kg/100km，最大續(xù)航里程為710km。

另一個技術(shù)難點則是燃料電池堆棧，其核心則是特殊的“電解質(zhì)薄膜”。在FCEV產(chǎn)品中，氫燃料并不是利用燃燒來獲取能量的，而是利用氫氣跟氧氣在化學(xué)反應(yīng)過程中的電荷轉(zhuǎn)移來形成電流的。用來拆分氫氣的“電解質(zhì)薄膜”也是燃料電池研究領(lǐng)域金字塔頂端的技術(shù)壁壘。

『燃料電池堆棧是最尖端的技術(shù)，寶馬與豐田合作后，豐田提供該組件』

由于氫分子的體積非常小，可以透過“電解質(zhì)薄膜”的微小孔洞游離到對面去，在這個過程中，兩側(cè)的電極板會將氫氣拆分成帶正電的氫離子和電子，將氧氣拆分成帶負(fù)電的氧離子和電子，電子在電極板之間形成電流，兩個氫離子和一個氧離子結(jié)合成水，這就是反應(yīng)的廢棄物，而這一整套運(yùn)行的邏輯，就是發(fā)電的過程。

寶馬FCEV的整套燃料電池堆棧每一個均由200-400片“電解質(zhì)薄膜”組合而成，每片的儲電能力為0.52kWh，其總成正是由豐田生產(chǎn)，考慮到豐田僅在燃料電池堆棧技術(shù)上就經(jīng)歷了十幾年的技術(shù)優(yōu)化，其目前的產(chǎn)品已經(jīng)比2008年推出的產(chǎn)品在發(fā)電效率上足足提升了2.2倍，達(dá)到全球頂尖水平，因此直接以合作形式采用豐田的產(chǎn)品無疑是明智的選擇。

3/充氣方式及效率？

目前寶馬擁有自主研發(fā)的全球唯一的一臺移動氫燃料加注站，同樣可以通過CGH2標(biāo)準(zhǔn)700bar壓力對FCEV產(chǎn)品進(jìn)行燃料加注，整個過程被控制在5分鐘之內(nèi)。目前全世界已有多個國家已經(jīng)建立了數(shù)量相當(dāng)可觀的加氫站，但其中的大部分仍為CCH2標(biāo)準(zhǔn)的300-350bar加注壓力。在這些國家中日本是毫無疑問的最積極者，其在2015年已經(jīng)建立了100座加氫站，而在2025年，全日本的加氫站數(shù)量更是要達(dá)到800座之多。

『寶馬擁有全世界唯一一座移動式700bar CGH2等級快速加氫站』

中國市場上，加氫站建設(shè)的決定權(quán)目前仍然在“兩桶油”手上，根據(jù)寶馬官方的介紹，目前和中國政府的洽談?wù)诔掷m(xù)開展中。早前中國當(dāng)局已經(jīng)決定建立加注壓力為350bar的CCH2標(biāo)準(zhǔn)加氫站，但由于看到國際上行業(yè)形勢均向著更高的CGH2 700bar壓力標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，遂已決定將來直接建設(shè)700bar壓力的加氫站，并且從2020年起逐步開展加氫站的建設(shè)工作。

4/未來的展望：即是單一產(chǎn)品，也是車輛架構(gòu)之一

目前寶馬的氫燃料電池驅(qū)動技術(shù)仍在持續(xù)研發(fā)中，具體量產(chǎn)車型的上市時間仍然遙遙無期，更實際的來說，這項科技對寶馬而言仍然可以看做是一項技術(shù)儲備，是其“高效科技”戰(zhàn)略中的重要一環(huán)。未來寶馬或許會推出和5系Gran Tourismo原型車一樣的FECV產(chǎn)品，并不采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，完全以氫燃料電池驅(qū)動車輛行駛，這已是可預(yù)見的。

之前提到過此次推出的基于i8所打造的FCEV超跑車型，雖然作為實驗性產(chǎn)品并不會量產(chǎn)，但這也預(yù)示著寶馬氫燃料電池驅(qū)動未來同樣會作為一個單獨的組件來強(qiáng)化現(xiàn)有的車型，就和插電式混合動力系統(tǒng)一樣。從官方提供的信息來看，擁有這項技術(shù)的混合動力車型會帶有一組1000kWh的高壓蓄電池作為臨時存儲器，而在和傳統(tǒng)的插電式混合驅(qū)動方案相比，氫燃料電池驅(qū)動技術(shù)在體積上更占優(yōu)勢，并且其零排放的續(xù)航里程可以更長，稱得上是最高效環(huán)保的混合動力解決方案。